(57)【要約】【課題】  細胞アレイ上の微小量の液滴が乾燥することを防止し、細胞が生きている状態で観察やスクリーニング等を行うこと。【解決手段】細胞を含んだ液滴状の培養液を保持する基板２と、該基板２を収納する保持チャンバ３と、該保持チャンバ３内を加湿する加湿手段４と、基板２に向けてノズル５から培養液を吐出する液体吐出手段６とを備え、加湿手段４が、水分を含んだ加湿用液体Ｗ１を貯留する液体層１３と、加湿用液体Ｗ１を加熱する加熱手段２１とを保持チャンバ３内に備え、保持チャンバ３が、ノズル５を挿入可能な開口部１０と、該開口部１０の開閉を行う開閉手段１１とを備えている細胞アレイ基板作製装置１を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を含んだ液滴状の培養液を保持する基板と、
該基板を収納する保持チャンバと、
該保持チャンバ内を加湿する加湿手段と、
前記基板に向けてノズルから前記培養液を吐出する液体吐出手段とを備え、
前記加湿手段が、水分を含んだ加湿用液体を貯留する液体層と、加湿用液体を加熱する加熱手段とを前記保持チャンバ内に備え、
前記保持チャンバが、前記ノズルを挿入可能な開口部と、該開口部の開閉を行う開閉手段とを備えていることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞アレイ基板作製装置において、
前記加湿手段が、前記加湿用液体を吸水可能な吸水体と、前記液体層から前記吸水体へ前記加湿用液体を供給する供給手段とを備え、
前記加熱手段が、前記吸水体を加熱する吸水体加熱部を有していることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の細胞アレイ基板作製装置において、
前記基板上に、吐出された前記培養液を１つ又は複数の液滴単位で収納し他の液滴と隔てる凹部が形成されていることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、
前記保持チャンバ内を所定の培養温度に維持する温度調整手段を備えていることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、
前記液体層上を通して前記保持チャンバ内に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給手段を備えていることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、
前記基板は、表面に予め水分を含む液体が塗布された基板であることを特徴とする細胞アレイ基板作製装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置により細胞アレイ基板を作製する方法であって、
前記基板上に前記ノズルから液滴状の前記培養液を吐出させる吐出工程と、
該吐出工程の前及び後の少なくとも一方で、前記吐出の位置に水分を含む液体を補給する水分補給工程とを含むことを特徴とする細胞アレイ基板の作製方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置により細胞アレイ基板を作製する方法であって、
前記基板の表面に予め水分を含む液体を塗布することを特徴とする細胞アレイ基板の作製方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の細胞アレイ基板の作製方法において、
前記水分を含む液体が、増粘剤を含んでいることを特徴とする細胞アレイ基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細胞を含んだ液滴状の培養液を基板上にアレイ状に配列する細胞アレイ基板作製装置及び細胞アレイ基板の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薬剤スクリーニングに使われる細胞は、ディッシュ、フラスコ等の容器内で培養が行われていたが、近年ではさらに多種の細胞、薬剤を評価する場合にマイクロタイター
プレート等の、例えば、９６ウェルを持つプレートが使用されている。そして、遺伝子解析の用途として使われているＤＮＡチップと同様に、細胞においてもその保持容器自体をスライドガラス状にチップ化し、細胞をアレイ状に配列した細胞アレイが使われ始めている。このような細胞アレイは、各種提供されているが、例えば、細胞アレイ（セルアレイ）として、１枚のスライドガラスに多数の検体をのせて一度の検査でそのスライドガラス
上の細胞検体全てを処理することが可能なセルアレイシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７４４５５号公報（段落番号０００７−００１８、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１記載のセルアレイシステムを含む従来技術では、スライドガラス上の細胞や細胞を含む溶液の乾燥を防ぐことは困難であった。特に、微小量の液滴で形成する細胞アレイでは、液滴の乾燥が早いので、細胞アレイの作製中に細胞が乾燥する恐れがあった。そのため、細胞が生きている状態で細胞アレイ基板を作製することが難しかった。そのため、その後の薬剤に対する細胞の反応の観察や変化の測定等を行うことが困難であった。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、細胞アレイ上の微小量の液滴が乾燥することを防止し、細胞が生きている状態で観察やスクリーニング等を行うことができる細胞アレイ基板作製装置及び細胞アレイ基板の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、細胞を含んだ液滴状の培養液を保持する基板と、該基板を収納する保持チャンバと、該保持チャンバ内を加湿する加湿手段と、前記基板に向けてノズルから前記培養液を吐出する液体吐出手段とを備え、前記加湿手段が、水分を含んだ加湿用液体を貯留する液体層と、加湿用液体を加熱する加熱手段とを前記保持チャンバ内に備え、前記保持チャンバが、前記ノズルを挿入可能な開口部と、該開口部の開閉を行う開閉手段とを備えている細胞アレイ基板作製装置を提供する。
【０００６】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、加湿手段が、加湿用液体を貯留する液体層と該加湿用液体を加熱する加熱手段とを保持チャンバ内に備えているので、チャンバ外部から加湿用雰囲気を導入する別個の機構を取り付ける必要がなく、チャンバ内を良好な加湿状態に維持することができる。従って、液体吐出手段により基板上に吐出された液滴状の培養液の乾燥を防ぐことができ、細胞が生きている状態の細胞アレイ基板を作製することができる。
また、保持チャンバが、ノズルを挿入可能な開口部と該開口部の開閉を行う開閉手段を備えているので、培養液の吐出時以外は開口部を閉鎖することができる。従って、外気流入等による保持チャンバ内の加湿状態の変動を極力抑えることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の細胞アレイ基板作製装置において、前記加湿手段が、前記加湿用液体を吸水可能な吸水体と、前記液体層から前記吸水体へ前記加湿用液体を供給する供給手段とを備え、前記加熱手段が、前記吸水体を加熱する吸水体加熱部を有している細胞アレイ基板作製装置を提供する。
【０００８】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、吸水体が、供給手段を介して液体層から加湿用液体を吸水する。この際、吸水体は、液体層内の加湿用液体の量よりも少ない量の加湿用液体を吸水する。そして、吸水加熱部が、吸水体に吸水された加湿用液体を加熱することで、液体層内の加湿用液体を加熱するより早く加熱できるので、チャンバ内を急速に加湿することができる。従って、チャンバ内を効率良く加湿することができ、培養液の乾燥をより防止することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の細胞アレイ基板作製装置において、前記基板上に、吐出された前記培養液を１つ又は複数の液滴単位で収納し他の液滴と隔てる凹部が形成されている細胞アレイ基板作製装置を提供する。
【００１０】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、基板上に凹部が形成されているので、基板上に培養液を吐出した際に、隣接する培養液同士が混ざり難い。また、隣接する培養液同士の間隔を狭めることができるので、細胞アレイの密度を上げることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、前記保持チャンバ内を所定の培養温度に維持する温度調整手段を備えている細胞アレイ基板作製装置を提供する。
【００１２】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、温度調整手段によりチャンバ内を所定の培養温度に設定できるので、温度変化による細胞への負担を減らすことができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、前記液体層上を通して前記保持チャンバ内に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給手段を備えている細胞アレイ基板作製装置を提供する。
【００１４】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、炭酸ガス供給手段によりチャンバ内に炭酸ガスを供給することができるので、培養液のｐＨ値を所定の値に保つことができ、チャンバ内で長時間の細胞培養を行うことができる。また、炭酸ガスは、液体層上を通して供給されるので、加湿状態の炭酸ガスを供給できる。従って、炭酸ガスからの乾燥を防止することができると共に培養液に炭酸ガスを取り込み易い。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置において、前記基板は、表面に予め水分を含む液体が塗布された基板である細胞アレイ基板作製装置を提供する。
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置においては、基板上に予め水分を含む液体、例えば、各種溶液やゼリー状の物質等が塗布されているので、液体吐出手段により吐出された液滴状の培養液の乾燥をより防止することができる。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置により細胞アレイ基板を作製する方法であって、前記基板上に前記ノズルから液滴状の前記培養液を吐出させる吐出工程と、該吐出工程の前及び後の少なくとも一方で、前記吐出の位置に水分を含む液体を補給する水分補給工程とを含む細胞アレイ基板の作製方法を提供する。
【００１７】
この発明に係る細胞アレイ基板の作製方法においては、水分補給工程により、吐出工程で培養液を吐出する前及び後の少なくとも一方で、吐出位置に水分を含む液体を、例えば、液体の吐出や塗布等により補給するので、培養液に液体を付加でき該培養液の乾燥をより抑えることができる。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の細胞アレイ基板作製装置により細胞アレイ基板を作製する方法であって、前記基板の表面に予め水分を含む液体を塗布する細胞アレイ基板の作製方法を提供する。
この発明に係る細胞アレイ基板作製方法においては、基板上に予め水分を含む液体を塗布することで、液体の補給を行うことができる。特に、予め液体を塗布するので、基板上の全面に、液体を容易に補給することができる。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項７又は８に記載の細胞アレイ基板の作製方法において、前記水分を含む液体が、増粘剤を含んでいる細胞アレイ基板の作製方法を提供する。
【００２０】
この発明に係る細胞アレイ基板の作製方法においては、液体が増粘剤を含んでいるので、例えば、基板に凹部が形成されていない場合には、液体の層を基板上に安定させて培養液の乾燥をさらに防止することができ、基板上に凹部が形成されている場合には、凹部に沿って（例えば、波状）液体の層を形成して培養液の乾燥を防止できると共に培養液同士を混ざり難くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る細胞アレイ基板作製装置によれば、チャンバ内を良好な加湿状態に維持することができるので、培養液の乾燥を防ぐことができ、細胞が生きている状態の細胞アレイ基板を作製することができる。また、開閉手段により、外気流入等による保持チャンバ内の加湿状態の変動を極力抑えることができる。
また、この発明に係る細胞アレイ基板の作製方法によれば、吐出位置に水分を含む液体を吐出するので、培養液に液体を付加でき該培養液の乾燥をより抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る細胞アレイ基板作製装置の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の細胞アレイ基板作製装置１は、図１に示すように、細胞を含んだ培養液、即ち、細胞懸濁液Ａの液滴（液滴状の培養液）Ｂを保持する基板２と、該基板２を収納する保持チャンバ３と、該保持チャンバ３内を加湿する加湿手段４と、基板２に向けてノズル５から液体Ｃを吐出する液体吐出ヘッド（液体吐出手段）６とを備えている。
なお、液体Ｃは、上記細胞懸濁液Ａ、試験用の試薬Ｄ等の各種液体を含むものである。
【００２３】
上記基板２は、図２に示すように、例えば、ガラス、シリコンやポリスチレン等の材料により平板状に形成されている。また、基板２の表面に、ＰＬＬレジンコート、ＭＡＳコート、プラズマ処理、酸／アルカリ処理等の細胞接着を促進する一般的な処理を施しても構わない。なお、本実施形態では、基板２上に上記液滴Ｂをアレイ状に配列したものを細胞アレイ基板としている。
【００２４】
上記保持チャンバ３は、図１に示すように、上記ノズル５を挿入可能な開口部１０と、該開口部１０の開閉を行う開閉手段１１と、上記基板２を収納する収納室１２と、該収納室１２に隣接して設けられた加湿室（液体層）１３とを備えている。即ち、保持チャンバ３は、箱状に形成されており、壁部３ａを挟んで収納室１２と加湿室１３とに内部が分かれている。また、収納室１２の上部には、上記開口部１０が形成されている。この開口部１０の両側には、一対のガイド１４が設けられており、一対のガイド１４上に開口部１０を塞ぐ大きさに形成されたシャッタ（蓋）１５が移動可能に配設されている。また、シャッタ１５の一端側には、接続部１６を介して、ラックピニオン機構１７に基端が接続されたロッド（接続棒）１８の先端が連結されている。このラックピニオン機構１７は、開閉モータ１９によって移動するようになっている。つまり、開閉モータ１９を駆動させることで、ラックピニオン機構１７、ロッド１８、接続部１６を介してシャッタ１５を移動させることができ（紙面に対して左右方向）、これにより開口部１０の開閉ができるようになっている。これらシャッタ１５、接続部１６、ラックピニオン機構１７、ロッド１８及び開閉モータ１９は、上記開閉手段１１を構成している。なお、開口部１０は、基板２の真上に位置するように形成されている。
【００２５】
上記加湿室１３は、水分を含んだ加湿用液体Ｗ１を貯留する液体層であり、壁部３ａの上部に、該壁部３ａを貫通するように形成された供給口２０を介して上記収納室１２に連通するようになっている。また、加湿用液体Ｗ１は、供給口２０を超えない程度で加湿室１３内に貯留されている。加湿室１３の底部には、加湿用液体Ｗ１を加熱するヒータ（加熱手段）２１が設けられている。つまり、ヒータ２１によって加湿用液体Ｗ１を加熱することで、蒸気を発生させることができ、発生した蒸気は供給口２０を介して収納室１２内に供給されて該収納室１２内を加湿するようになっている。これら加湿室１３及びヒータ２１は、上記加湿手段４を構成している。
【００２６】
上記液体吐出ヘッド６は、上記液体Ｃを吸引及び吐出可能なキャピラリ部２５及びシリンジピストン部２６を備えており、図示しない搬送手段によりＸＹＺ方向に移動可能とされている。これにより、図１に示すように後述するマイクロタイタープレート５０及び洗浄槽５５と、保持チャンバ３との間を移動すると共に、保持チャンバ３内での微小移動が可能とされている。
上記キャピラリ部２５は、内部に流路２７を有する円筒状に形成されており、先端部が、例えば、直径８０μｍの開口が形成された上記ノズル５となっている。また、流路２７内に、上記液体Ｃを収納できるようになっている。
【００２７】
上記シリンジピストン部２６は、略中間から先端側にかけて内部空間部３０を有するシリンジブロック３１を備えており、該内部空間部３０に、キャピラリ部２５の流路２７内に収納された液体Ｃを微小量吐出させる吐出機構３２を有している。また、シリンジブロック３１の先端側端面には、キャピラリ部２５を挿入可能な挿入口３３が形成されている。
【００２８】
内部空間部３０には、先端側端面に一端が固定され、挿入口３３の径と略同じ大きさの内径を有する円筒状の圧電素子３４が配されている。この圧電素子３４は、径方向、即ち、内周面及び外周面に異なる電極を有しており、各電極に対して図示しない駆動回路から電圧を印加できるようになっている。また、電圧が印加された際に、圧電素子３４は、軸方向（図１における上下方向）に伸縮するようになっている。
圧電素子３４の他端には、ヘッド接続部３５が固定されている。このヘッド接続部３５は、中心位置で上記キャピラリ部２５の基端側を着脱自在に保持できるようになっている。また、この際、ヘッド接続部３５とキャピラリ部２５との間には、液体Ｃの漏れを防止するＯリング３６が介在するようになっている。また、ヘッド接続部３５の中心には、キャピラリ部２５の流路２７と略同一径に形成された貫通孔３５ａが形成されている。
【００２９】
ヘッド接続部３５の上面と内部空間部３０の基端側端面との間には、弾性材料により円筒状に形成されたチューブ３７が配されている。つまり、圧電素子３４を軸方向に伸縮させると、チューブ３７がヘッド接続部３５の変位を吸収するので、圧電素子３４の移動に伴ってヘッド接続部３５及びキャピラリ部２５が、圧電素子３４の軸方向（図１に示す上方向）に移動するようになっている。この移動により、キャピラリ部２５の流路２７に収納された液体Ｃを慣性力によりノズル５から微小量吐出できるようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
即ち、これら圧電素子３４、ヘッド接続部３５及びチューブ３７は、上記吐出機構３２を構成している。なお、チューブ３７の内径は、ヘッド接続部３５の貫通孔３５ａと同一径となるように形成されている。
【００３０】
また、シリンジブロック３１には、チューブ３７の内径と同一の大きさの形成された流路３１ａを介して内部空間部３０に連通したシリンジ室３８が形成されている。また、シリンジ室３８には、該シリンジ室３８に沿って移動可能なシリンジピストン３９が配されている。このシリンジピストン３９は、モータ４０によって移動するラックピニオン機構４１に基端側が接続されている。つまり、モータ４０を駆動させると、ラックピニオン機構４１を介してシリンジピストン３９がシリンジ室３８を往復移動するようになっている。また、シリンジ室３８は、流路３１ａ、チューブ３７、ヘッド接続部３５の貫通孔３５ａを介してキャピラリ部２５の流路２７に連通するようになっている。これにより、シリンジピストン３９を往復移動させることで、キャピラリ部２５の流路２７内に液体Ｃを吸引したり、流路２７内から液体Ｃを吐出できるようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
【００３１】
また、シリンジ室３８には、洗浄液Ｗ２が収納された洗浄液タンク４５に一端側が接続された外部流路４６が接続されている。また、外部流路４６には、洗浄液タンク４５側から順に、洗浄液Ｗ２を洗浄液タンク４５から外部流路４６に供給するポンプ４７、外部流路４６を開閉可能な電磁弁４８が介在されている。これにより、電磁弁４８を開状態に作動させた後、ポンプ４７を駆動することで洗浄液タンク４５から洗浄液Ｗ２を外部流路４６を介してシリンジ室３８に供給し、キャピラリ部２５内の流路２７の洗浄を行うことができるようになっている。
これらポンプ４７及び電磁弁４８は、図示しない制御部によって作動が制御されるようになっている。なお、制御部は、上述した各構成品を総合的に制御するようになっている。
【００３２】
上記マイクロタイタープレート５０は、保持チャンバ３に隣接するように配されており、上記液体Ｃを収納する１つ又は複数（例えば、９６穴、１２６穴等）の凹部５１が形成されている。つまり、各凹部５１には、上記細胞懸濁液Ａや試薬Ｄ等が区分けされて収納されている。
なお、マイクロタイタープレート５０に、凹部５１に収納されている液体Ｃの種類に応じて該液体Ｃを所定の温度に保つ温調機構等を設けても構わない。こうすることで、液体Ｃとして細胞懸濁液Ａが凹部５１に収納されている場合には、ヒータ等の温調機構により細胞懸濁液Ａを、培養温度近傍の３７℃±０．５℃に温調することが可能である。
【００３３】
上記洗浄槽５５は、上部に開口を有する箱形状に形成されており、図示しない洗浄液ポンプに接続された洗浄液供給管５６が接続されて洗浄液Ｗ２が供給されるようになっている。また、供給された洗浄液Ｗ２は、洗浄液排水管５７から図示しない洗浄液回収槽に回収されるようになっている。即ち、洗浄槽５５内部は、洗浄液供給管５６から洗浄液排水管５７に向かう洗浄液Ｗ２の流れが形成されている。これにより、搬送手段により液体吐出ヘッド６を移動させて、キャピラリ部２５を開口から洗浄槽５５内に浸漬することで、キャピラリ部２５の先端、即ち、ノズル５の外周面を洗浄することができるようになっている。
【００３４】
このように構成された細胞アレイ基板作製装置１により、細胞アレイ基板を作製する場合について説明する。
まず、保持チャンバ３の収納室１２内に基板２を収納した後、保持チャンバ３内を初期状態に設定する。つまり、ヒータ２１により加湿室１３に収納されている加湿用液体Ｗ１を加熱して蒸気を発生させる。発生した蒸気は、供給口２０を通って収納室１２に流れるので、該収納室１２が最適な加湿状態に維持される。なお、初期状態では、キャピラリ部２５の流路２７には、液体Ｃが収納されていないものとして説明する。  
【００３５】
保持チャンバ３が初期状態となった後、搬送手段によって液体吐出ヘッド６をマイクロタイタープレート５０上に位置させる。この位置で、モータ４０を駆動してシリンジピストン３９を移動させ、キャピラリ部２５の流路２７内に空気層を設けるため、最初に空気を所定量吸引する。その後、搬送手段によりノズル５をマイクロタイタープレート５０に下降させて、液体Ｃの１つである細胞懸濁液Ａが収納されている凹部５１に浸漬する。浸漬させた後、再度モータ４０を駆動してシリンジピストン３９を動かし、ノズル５から流路２７内に細胞懸濁液Ａを吸引する。この際、流路２７内には、細胞懸濁液Ａと空気層とが収納されている状態である。
【００３６】
細胞懸濁液Ａを吸引後、搬送手段によって液体吐出ヘッド６を上昇させた後、保持チャンバ３のシャッタ１５の真上、即ち、開口部１０の真上に移動させる。そして、開閉モータ１９を駆動することによりシャッタ１５を一対のガイド１４に沿って移動させて、開口部１０を開状態にする。その後、搬送手段により液体吐出ヘッド６を下降させて、ノズル５を保持チャンバ３の収納室１２内に挿入する。この際、ノズル５の先端と基板２の上面との距離が、所定位置に達するまで挿入を行う。
【００３７】
次に、ノズル５より細胞懸濁液Ａを、基板２上に液滴状の培養液、即ち、液滴Ｂとして吐出する。即ち、駆動回路により圧電素子３４の両電極に電圧を印加する。電圧が印加されると、圧電素子３４は、軸方向（紙面に対して上方向）に伸び、これに伴いヘッド接続部３５及び該ヘッド接続部３５に接続されたキャピラリ部２５が、圧電素子３４の軸方向（紙面に対して上方向）に急速に移動する。この際、チューブ３７が、ヘッド接続部３５の変位を吸収している。この移動により、キャピラリ部２５の流路２７内に保持されている細胞混濁液Ａは、キャピラリ部２５の急速な移動に追従できず、キャピラリ部２５の移動方向とは逆方向、即ち、基板２の方向に向けて慣性力が作用する。これにより、流路２７先端の圧力が上昇して、図２に示すように、ノズル５から細胞懸濁液Ａが微小量、即ち、液滴Ｂとなって吐出される。
なお、上述した基板２上にノズル５から液滴Ｂを吐出させることを吐出工程とする。また、圧電素子３４の移動量は、例えば、２μｍ等の僅かな量であり、圧電素子３４の移動に伴う流路２７内の圧力変化は、空気の膨張、圧縮で吸収されている。また、吐出される液滴Ｂの量は、駆動電圧値及び細胞数等によって決定されるものである。
【００３８】
１つの液滴Ｂを吐出した後、ノズル５と基板２との距離を一定に保ったまま、搬送手段により液体吐出ヘッド６をＸＹ方向（平面方向）に微小移動させる。移動後、ノズル５より再度液滴Ｂの吐出を行う。このように、液滴Ｂの吐出とノズル５の微小移動とを繰り返すことで、図２に示すように基板２に液滴Ｂをアレイ状に順次吐出させて保持する。これにより、細胞アレイ基板を作製することができる。
その後、搬送手段により液体吐出ヘッド６を上昇させ、保持チャンバ３の収納室１２からノズル５を退避させた後、開閉モータ１９を作動させてシャッタ１５を元の位置に戻し、開口部１０を閉状態にする。
【００３９】
一方、保持チャンバ３の内部、即ち、収納室１２は、加湿状態に維持されているので、基板２上に保持された液滴Ｂの乾燥を防ぐことができ、細胞が生きている状態の細胞アレイ基板を作製することができる。従って、細胞が生きている状態での観察やスクリーニング等を容易に行うことができる。
また、ノズル５による吐出時以外は、開閉手段１１により開口部１０を閉鎖できるので、外気流入等による保持チャンバ３内の加湿状態の変動を極力抑えることができる。
【００４０】
また、上記液滴Ｂに、例えば、試薬Ｄを添加する場合や、細胞懸濁液Ａとは異なる細胞を有する細胞懸濁液から液滴の吐出を行う場合には、細胞懸濁液Ａを排出した後にノズル５の洗浄を行う。
即ち、搬送手段により液体吐出ヘッド６を移動させて、ノズル５を洗浄槽５５内に浸漬する。この状態で、モータ４０を駆動させてシリンジピストン３９を動かし、流路２７内に収納されている細胞懸濁液Ａを全て排出する。また、同時に、電磁弁４８を開くと共にポンプ４７を駆動させて洗浄液タンク４５から外部流路４６を介して、シリンジ室３８内に洗浄液Ｗ２を供給する。これにより、キャピラリ部２５内の洗浄、即ち、流路２７の洗浄を同時に行うことができる。
【００４１】
更に、上述した細胞懸濁液Ａの排出及び流路２７の洗浄を行うと同時に、洗浄液ポンプから洗浄液供給管５６を介して洗浄槽５５内に洗浄液Ｗ２を供給することで、ノズル５の外周面の洗浄が行える。この際、洗浄槽５５内に排出された細胞懸濁液Ａや洗浄液Ｗ２は、洗浄液排出管５７により洗浄液回収槽内に排出される。
【００４２】
洗浄終了後、搬送手段により液体吐出ヘッド６をマイクロタイタープレート５０上に移動させた後、モータ４０によりシリンジピストン３９を動かして再度流路２７内に、空気を吸引する。空気の吸引後、ノズル５を下降させて、マイクロタイタープレート５０の凹部５１に収納されている目的に応じた液体Ｃ、即ち、細胞懸濁液Ａとは異なる細胞懸濁液や試薬Ｄ等を流路２７内に吸引する。
その後、同様の手順にて、液滴Ｂに試薬Ｄを添加したり、基板２上に異なる細胞懸濁液を吐出したりして該細胞懸濁液の液滴を保持させることができる。
【００４３】
上述したように、この細胞アレイ基板作製装置１によれば、保持チャンバ３内を良好な加湿状態に維持することができるので、液滴Ｂの乾燥を防ぐことができ、細胞が生きている状態の細胞アレイ基板を作製することができる。また、開閉手段１１により、外気流入等による保持チャンバ３内の加湿状態の変動を極力抑えることができる。
また、液体吐出ヘッド６により、液体Ｃを基板２上に液滴状に吐出することができる。
【００４４】
なお、上記第１実施形態においては、吐出工程により、加湿状態に維持された保持チャンバ３内で、基板２上に単に液滴Ｂのみを吐出したが、この吐出工程の前及び後ろの少なくとも一方で、吐出の位置に水分を含む乾燥防止用液体（液体）Ｅを補給する水分補給工程を行っても構わない。
例えば、マイクロタイタープレート５０の凹部５１に、液体Ｃの１つとして、滅菌水、培養液、バッファー溶液、ゼリー状の物質等の上記乾燥防止用液体Ｅを収納する。そして、図３に示すように、吐出工程で液滴Ｂを吐出する前に、液滴Ｂの吐出位置に、ノズル５を用いて液滴状の乾燥防止用液体Ｅを予め吐出（補給）する水分補給工程を行っても良い。こうすることで、液滴Ｂに乾燥防止用液体Ｅを付加（Ｂ＋Ｅ）できるので、液滴Ｂの乾燥をより防止することができるので好適である。
【００４５】
また、図４に示すように、吐出工程の後に水分補給工程を行っても構わない。即ち、基板２に保持された液滴Ｂに、ノズル５を用いて乾燥防止用液体Ｅを液滴状に吐出しても構わない。この場合でも同様に、液滴Ｂの乾燥をより防止することができる。
また、図５に示すように、吐出工程の前後に水分補給工程を行っても構わない。即ち、基板２に保持された液滴Ｂ及び乾燥防止用液体Ｅの混合物に、ノズル５を用いて乾燥防止用液体Ｅを液滴状に吐出しても構わない。この場合には、液滴Ｂの乾燥をさらに防止することができる。
【００４６】
また、上記水分補給工程はノズル５を用いたが、これに限らず、例えば、図６に示すように、水分補給工程の際、基板上２に予め乾燥防止用液体Ｅを塗布することで、乾燥防止用液体Ｅを補給しても構わない。つまり、表面に予め乾燥防止用液体Ｅが塗布された基板２を使用することができる。この場合には、予め乾燥防止用液体Ｅを塗布するので、基板２上の全面に、乾燥防止用液体Ｅを容易に補給することができる。
【００４７】
更に、図７に示すように、基板２に、吐出された液体Ｃ、即ち、細胞懸濁液Ａや乾燥防止用液体Ｅ等を１つ又は複数の液滴単位で収納し、他の液滴と隔てる窪み（凹部）２ａを形成しても構わない。この窪み２ａは、例えば、基板２の厚さが１ｍｍである場合には、深さ０．０１〜０．７ｍｍ程度である。
こうすることで、液滴量が増えたとしても、隣接する液滴同士が混ざる事を防止することができ、確実に液滴が独立した細胞アレイ基板を作製することができる。また、隣接する液滴同士の間隔を狭めることができるので、細胞アレイの密度を上げることができる。
また、この場合も同様に、水分補給工程は、ノズル５を用いて吐出工程の前、後、前後のいずれで行っても構わない。なお、図７では、窪み２ａに乾燥防止用液体Ｅを吐出した後に、ノズル５を用いて液滴Ｂを吐出した状態を示している。
また、基板２に窪み２ａを形成した場合も同様に、図８に示すように、ノズル５を用いずに、予め基板２上に乾燥防止用液体Ｅを塗布することで、該乾燥防止用液体Ｅを補給しても構わない。
【００４８】
なお、基板２上に形成する上記窪み２ａは、図９（ａ）に示すように、円形状に形成してアレイ状に配置しても構わないし、図９（ｂ）に示すように、基板２の長手方向に延在したキャピラリ状に形成して短手方向に隣接配置しても構わないし、図９（ｃ）に示すように、円形同士を接続したひょうたん状に形成して複数配置しても構わない。特に、図９（ｃ）の場合には、各々の円形に異なる細胞を保持させておき、その後、液体Ｃを吐出することで、合成した細胞の作用を観察することも可能になる。
【００４９】
また、水分補給工程の際に、乾燥防止用液体Ｅに液体の粘度を上げる、水溶性高分子、多価アルコール、タンパク質、多糖類若しくはこれらの変性物等の増粘剤を含ませても構わない。
こうすることで、例えば、図４に示すように、基板２に窪み２ａが形成されていない場合でも、基板２上に乾燥防止用液体Ｅの液体層を安定して形成できるので、液滴を確実に保持した状態で乾燥を防止することができる。また、基板２に窪み２ａが形成されている場合には、図１０に示すように、乾燥防止用液体Ｅが、窪み２ａに沿った形状（例えば、波状）で形成されるので、乾燥防止に加え液滴を混ざり難くすることができる。
なお、水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等があり、多価アルコールとしては、例えば、グリセリン等があり、タンパク質としては、例えば、ゼラチン、コラーゲン等があり、多糖類としては、例えば、でんぷん、寒天、ヒアルロン酸等が上げられる。また、これ以外のものでも構わない。
【００５０】
次に、本発明の細胞アレイ基板作製装置の第２実施形態を、図１１を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、加湿室１３から収納室１２内に加湿用液体Ｗ１の蒸気を供給したが、第２実施形態の細胞アレイ基板作製装置６０では、蒸気に加え培養液のｐＨ値を所定の値に保つ炭酸ガスを供給する点である。
【００５１】
即ち、本実施形態の細胞アレイ基板作製装置６０は、図１１に示すように、加湿室１３を通して保持チャンバ３内に上記炭酸ガスを導入する炭酸ガス供給手段６１を備えている。つまり、加湿室１３には、供給口２０と対向する位置に炭酸ガス供給管６２が設けられており、図示しない炭酸ガス供給源より加湿室１３内に炭酸ガスが供給されるようになっている。供給された炭酸ガスは、蒸気と共に供給口２０を通って収納室１２内に導入されるようになっている。これら炭酸ガス供給管６２及び炭酸ガス供給源は、上記炭酸ガス供給手段６１を構成している。
なお、保持チャンバ３内にｐＨ値を測定するｐＨセンサ等を設け、このｐＨセンサで測定したｐＨ値に基づいて保持チャンバ３内に供給する炭酸ガスの量を調整できるように構成しても構わない。
【００５２】
また、本実施形態の細胞アレイ基板装置６０は、保持チャンバ３内を所定の温度に維持する加温ヒータ（温度調整手段）６３を備えている。この加温ヒータ６３は、収納室１２内の下面及び側面に設けられており、保持チャンバ３内を、例えば、培養温度近傍温度（３７℃±０．５℃）の所定温度に維持する機能を有している。
なお、加温ヒータ６３は、収納室１２内の下面、側面に限らず、上面等に設けても良く、各個所に複数設けても構わない。また、保持チャンバ３内に、温度を測定する温度センサ等を設け、該温度センサで測定した測定値に基づいて加温ヒータ６３の温度制御を行っても構わない。
また、基板２は、断熱材６４上に載置されて、直接収納室１２の底面に接触しないようになっている。これにより、加温ヒータ６３からの熱が収納室１２の底面を介して直接基板２に伝達しないようになっている。
【００５３】
また、本実施形態の加湿手段４は、加湿用液体Ｗ１を吸水可能な、不織布、ウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジ、多孔質セラミック等の吸水体６５と、加湿室１３から吸水体６５へ加湿用液体Ｗ１を供給する吸水口（供給手段）６６と、吸水体６５を加熱する吸水体用ヒータ（吸水体加熱部）６７を備えている。
即ち、収納室１３には、壁部３ａに隣接するように隔壁６８が設けられており、該隔壁６８と壁部３ａとの間に上記吸水体６５が配されている。また、壁部３ａには、吸水体６５に隣接する位置に貫通孔が形成されており、該貫通孔が上記吸水口６６とされている。これにより加湿室１３に収納された加湿用液体Ｗ１が、吸水体６５に供給されるようになっている。この際、吸水体６５に含まれる量は、加湿室１３に収納される加湿用液体Ｗ１の量より少ない量になるように設定されている。上記吸水体用ヒータ６７は、吸水体６５の下部に配されている。
【００５４】
なお、本実施形態においては、シャッタ１５は、開口部１０を完全に塞ぐものではなく、若干の隙間を開けた状態で閉状態となるように設定されている。これにより、収納室１２内に導入された炭酸ガスは隙間から外部に若干量放出されるので、保持チャンバ３内の圧力が増大しないようになっている。
また、保持チャンバ３の下面を透明ガラス等の透明材料で形成して、図示しない倒立顕微鏡によって下方から基板２を観察可能に構成しても構わない。
【００５５】
このように構成された細胞アレイ基板作製装置６０においては、吸水体用ヒータ６７が、吸水体６５に吸水された加湿用液体Ｗ１を加熱することで、加湿室１３に収納された加湿用液体Ｗ１より早く蒸気を発生させるができるので、保持チャンバ３内を急速に加湿することができる。また、持続的な加熱にも少ないエネルギーで済む。従って、保持チャンバ３内を効率良く加湿することができ、液滴Ｂの乾燥をより防止することができる。
また、加温ヒータ６３を備えているので、保持チャンバ３内を培養温度近傍に保つことができ、温度低下による細胞の活性低下を防ぐことができる。特に、基板２は、断熱材６４により加温ヒータ６３の熱が直接伝達されないので、温度変化による細胞の負担を極力低減させることができる。
【００５６】
更に、炭酸ガス供給手段６１により、保持チャンバ３内を所定のｐＨ値に保つことができるので、細胞を保持チャンバ３内で長時間培養することが可能となる。そのため、細胞アレイ基板作製後に、薬剤や試薬等を添加して、その変化を顕微鏡等により観察を行うこともできる。特に、炭酸ガスは、加湿室１３上を通して供給されるので、加湿状態の炭酸ガスを供給でき、炭酸ガスからの乾燥を防止することができると共に、液滴Ｂに取り込まれ易い。
【００５７】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、水分補給工程を行っても構わないし、基板２に窪み２ａを形成しても構わない。
また、各実施形態において、搬送手段により液体吐出ヘッドをＸＹＺ方向に移動させて細胞アレイ基板を作製したが、例えば、保持チャンバをＸＹＺ方向に移動可能なステージ上に載置する構成にして、該ステージを動かして細胞アレイ基板を作製しても構わない。また、ステージ及び搬出手段により、基板と液体吐出ヘッドとを相対移動させて細胞アレイ基板を作製しても構わない。
また、液体吐出ヘッドは、慣性力を利用してノズルから細胞を含んだ液滴状の培養液を吐出させたが、慣性力を利用しなくとも良く、液滴状に培養液を吐出できる構成であればれ構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る細胞アレイ基板作製装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す細胞アレイ基板作製装置により、細胞アレイ基板を作製している状態を示す図であって、ノズルから細胞懸濁液を液滴状で基板に吐出している状態を示す側面図である。
【図３】水分補給工程の一例を説明する図であって、基板上に予め吐出された液滴状の乾燥防止用液体に、ノズルから細胞懸濁液を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図４】水分補給工程の一例を説明する図であって、基板上に予め吐出された液滴状の細胞懸濁液に、ノズルから乾燥防止用液体を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図５】水分補給工程の一例を説明する図であって、基板上に予め吐出された液滴状の細胞懸濁液及び乾燥防止用液体の混合物に、ノズルから再度乾燥防止用液体を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図６】水分補給工程の一例を説明する図であって、基板上に予め塗布された乾燥防止用液体に、ノズルから細胞懸濁液を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図７】水分補給工程の一例を説明する図であって、基板の窪みに予め吐出された乾燥防止用液体に、ノズルから細胞懸濁液を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図８】水分補給工程の一例を説明する図であって、予め乾燥防止用液体が塗布された窪みを有する基板に、ノズルから細胞懸濁液を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図９】基板に形成する窪みの一例を示した図であって、（ａ）は円形状に形成してアレイ状に配置された窪みを有する基板を示し、（ｂ）は基板の長手方向に延在したキャピラリ状に形成して短手方向に隣接配置された窪みを有する基板を示し、（ｃ）は円形同士を接続したひょうたん状に形成して複数配置された窪みを有する基板を示した図である。
【図１０】水分補給工程の一例を説明する図であって、増粘材を含む剤乾燥防止用液体が予め塗布された窪みを有する基板に、ノズルから細胞懸濁液を液滴状に吐出している状態を示す側面図である。
【図１１】本発明に係る細胞アレイ基板作製装置の第２実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ    細胞懸濁液（細胞を含んだ培養液）
Ｂ    液滴（液滴状の培養液）
Ｅ    乾燥防止用液体（水分を含む液体）
Ｗ１    加湿用液体
１、６０    細胞アレイ基板作製装置
２    基板
２ａ    窪み（凹部）
３    保持チャンバ
４    加湿手段
５    ノズル
６    液体吐出ヘッド（液体吐出手段）
１０    開口部
１１    開閉手段
１３    加湿室（液体層）
２１    ヒータ（加熱手段）
６１    炭酸ガス供給手段  
６３    加温ヒータ（温度調整手段）
６５    吸水体
６６    吸水口（供給手段）
６７    吸水体加熱部（吸水体加熱部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005168455.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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